單片機(jī)控制直流電機(jī)調(diào)速86956

1、單片機(jī)控制直流電動機(jī)調(diào)速,組長：譚張平組員：侯娟、彭龍、周琳 ---鐵自092單片機(jī)10組,,,成員任務(wù)分配表,,,目錄,一，任務(wù)與要求說明二，硬、軟件電路設(shè)計(jì)說明三，程序設(shè)計(jì)和安裝調(diào)試四，項(xiàng)目總結(jié),一，任務(wù)與要求,在實(shí)際的生活當(dāng)中我們所運(yùn)用到很多的直流電機(jī)來驅(qū)動一些負(fù)載,而在有的時(shí)候當(dāng)我們?nèi)藶樾枰绷麟妱訖C(jī)的轉(zhuǎn)速高或低時(shí),我們可以

2、調(diào)節(jié)相應(yīng)的按鍵來實(shí)現(xiàn)電動機(jī)調(diào)速,并要顯示出當(dāng)前電動機(jī)的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)數(shù),滿足人們的需求。使得電器達(dá)到更加的人性化、智能化、科學(xué)化。 能夠顯示直流電動機(jī)實(shí)時(shí)的轉(zhuǎn)數(shù)。 能夠使用單片機(jī)學(xué)習(xí)板上的按鍵調(diào)整電動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)。 設(shè)計(jì)并焊接出可行的驅(qū)動電路與單片機(jī)聯(lián)合應(yīng)用。 了解調(diào)速（PWM）的原理及直流電動機(jī)的原理及應(yīng)用。 了解單片機(jī)的編程流程和程序編寫。 了解電子線路設(shè)計(jì)的一些規(guī)律性和重要性。,二，硬、軟件電路設(shè)計(jì)

3、,此設(shè)計(jì)以AT89S51單片機(jī)為核心控制單元器件，以LCD1602液晶顯示芯片顯示直流電動機(jī)的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)數(shù)(直接插到P0口和P2口),運(yùn)用兩級三極管電路加外圍元器件電路來驅(qū)動負(fù)載（直流電動機(jī)）. 利用紅外對管來檢測電動機(jī)的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)數(shù)，并經(jīng)過由555集成電路構(gòu)成的施密特觸發(fā)電路（轉(zhuǎn)換電路）將紅外對管檢測到的電動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)信號以高低電平的形勢直接輸入單片機(jī)的C/T P3.4口進(jìn)行計(jì)數(shù)。直接利用單片機(jī)上的按鍵來控制電動機(jī)的轉(zhuǎn)速上升或下降。該電路有設(shè)

4、計(jì)簡單，思路明確,價(jià)格便宜,牽涉的知識面廣,應(yīng)用廣泛但電路的靈敏度不高、誤差大、調(diào)速不穩(wěn)定、調(diào)速范圍小等缺點(diǎn)，只適用于要求不高的場合。,1，硬件設(shè)計(jì)電路說明,（1）LCD1602液晶顯示器。（2）AT89S51單片機(jī)。（3）紅外對管測速。（4）硬件電路圖工作原理。,2，軟件設(shè)計(jì)說明,（1）程序流程方框圖。（2）項(xiàng)目程序。（3）程序調(diào)試。,LCD1602液晶顯示器,LCD1602的引角圖,,,1,2,3,4,5,6,7,8,,,

5、,,,,,,,,,,,,,,9,10,11,12,13,14,15,16,VSS,VDD,VO,RS,R/W,E,DB0,DB1,A,DB3,DB2,DB5,DB4,DB7,DB6,K,LCD模塊,,Vss: +5V電源管腳(Vcc)VDD: 地管腳(GND)Vo: 液晶顯示驅(qū)動電源(0V～5V,DB0～DB7：數(shù)據(jù)線，可以用8位連接，也可以只用高4位連接，這里采用8位,A：背光控制正電源K：背光控制地,單片機(jī)與LCD模塊之間狀態(tài)

6、,單片機(jī)與LCD模塊之間有四種基本操作：1. 寫命令2. 讀狀態(tài)3. 寫顯示數(shù)據(jù)4. 讀顯示數(shù)據(jù),RS：數(shù)據(jù)和指令選擇控制端，RS=0:命令/狀態(tài)；RS=1:數(shù)據(jù)R/W：讀寫控制線，R/W=0:寫操作；R/W=1:讀操作E：數(shù)據(jù)讀寫操作控制位，E線向LCD模塊發(fā)送一個(gè)脈沖，LCD模塊與單片機(jī)之間將進(jìn)行一次數(shù)據(jù)交換,LCD 1602液晶顯示,讀狀態(tài)操作讀狀態(tài)操作狀態(tài)字的最高位的BF為忙標(biāo)志位，1

7、表示LCD正在忙，0表示不忙。通過判斷最高位BF的0、1狀態(tài)，就可以知道LCD當(dāng)前是否處于忙狀態(tài)，如果LCD一直處于忙狀態(tài)，則繼續(xù)查詢等待，否則進(jìn)行下面的操作。查詢忙狀態(tài)程序段如下：do{ i=lcd_r_start(); // 調(diào)用讀狀態(tài)函數(shù)，讀取LCD狀態(tài)字 i&=0x80; //

8、 采用與操作屏蔽掉低7位 delay(2);// 延時(shí) }while(i!=0); // LCD忙，繼續(xù)查詢，否則退出循環(huán),初始化操作,,寫數(shù)據(jù)操作 光標(biāo)位置與相應(yīng)命令字,注：表中命令字以十六進(jìn)制形式給出，該命令字就是與LCD顯示位置相對應(yīng)的DDRAM地址。,AT89S51介紹,AT89S51是一種低功耗、高性能的片內(nèi)含有4KB快閃可編程／擦除只讀存儲器(FPEROM-Flash

9、Programmable and Erasable Read Only Memory) 8位CMOS微控制器，使用高密度、非易失存儲技術(shù)制造，并且與80C51引腳和指令系統(tǒng)完全兼容。芯片上的FPEROM允許在線編程或采用通用的非易失存儲編程器對程序存儲器重復(fù)編程。AT89S51（以下簡稱 89C51）將具有多種功能的8位 CPU與FPEROM結(jié)合在一個(gè)芯片上，為很多嵌入式控制應(yīng)用提供了非常靈活而又價(jià)格適宜的方案，其性能價(jià)格比較高。,E

10、A：訪問程序存儲控制信號（一般接+5V）,ALE：地址鎖存控制信號,PSEN：外部ROM讀選通信號（低電平有效）,AT89S51單片機(jī)控制單元特點(diǎn),1. 89S51性能及特點(diǎn) 89S51的主要性能包括： （1）與MCS－51微控制器產(chǎn)品系列兼容。 （2）片內(nèi)有4KB可在線重復(fù)編程的快閃擦寫存儲器（Flash Memory）。 （3）存儲器可循環(huán)寫入／擦除1000次。 （4）存儲數(shù)據(jù)保存時(shí)間為10年。

11、（5）寬工作電壓范圍：Vcc可為2.7V～6V。 （6）全靜態(tài)工作：可從0Hz至16MHz。 （7）程序存儲器具有3級加密保護(hù)。 （8）128×8位內(nèi)部RAM。 （9）32條可編程I／O線。 （10）兩個(gè)16位定時(shí)器／計(jì)數(shù)器。 （11）中斷結(jié)構(gòu)具有5個(gè)中斷源和2個(gè)優(yōu)先級。 （12）可編程全雙工串行通道。（13）空閑狀態(tài)維持低功耗和掉電狀態(tài)保存存儲內(nèi)容。,紅外對管測速,紅外線發(fā)射管

12、簡介：紅外線發(fā)射管也稱紅外線發(fā)射二極管，屬于二極管類。它是可以將電能直接轉(zhuǎn)換成近紅外光（不可見光）并能輻射出去的發(fā)光器件，主要應(yīng)用于各種光電開關(guān)及遙控發(fā)射電路中。紅外線發(fā)射管的結(jié)構(gòu)、原理與普通發(fā)光二極管相近，只是使用的半導(dǎo)體材料不同。紅外發(fā)光二極管通常使用砷化鎵（GaAs）、砷鋁化鎵（GaAlAs）等材料，采用全透明或淺藍(lán)色、黑色的樹脂封裝。 產(chǎn)品參數(shù)：發(fā)射距離、發(fā)射角度（15度、30度、45度、60度、90度、120度、180度）、

13、發(fā)射的光強(qiáng)度、波長。以上決定紅外線發(fā)射管產(chǎn)品的主要性能及使用范圍。紅外線接收管特征與原理：紅外線接收管是將紅外線光信號變成電信號的半導(dǎo)體器件，它的核心部件是一個(gè)特殊材料的PN結(jié)，和普通二極管相比，在結(jié)構(gòu)上采取了大的改變，紅外線接收管為了更多更大面積的接受入射光線，PN結(jié)面積盡量做的比較大，電極面積盡量減小，而且PN結(jié)的結(jié)深很淺，一般小于1微米。紅外線接收二極管是在反向電壓作用之下工作的。沒有光照時(shí)，反向電流很?。ㄒ话阈∮?.1微

14、安），稱為暗電流。當(dāng)有紅外線光照時(shí)，攜帶能量的紅外線光子進(jìn)入PN結(jié)后，把能量傳給共價(jià)鍵上的束縛電子，使部分電子掙脫共價(jià)鍵，從而產(chǎn)生電子---空穴對（簡稱：光生載流子）。它們在反向電壓作用下參加漂移運(yùn)動，使反向電流明顯變大，光的強(qiáng)度越大，反向電流也越大。這種特性稱為“光電導(dǎo)”。紅外線接收二極管在一般照度的光線照射下，所產(chǎn)生的電流叫光電流。如果在外電路上接上負(fù)載，負(fù)載上就獲得了電信號，而且這個(gè)電信號隨著光的變化而相應(yīng)變化。發(fā)射管與接收管

15、分別通過一個(gè)的限流電阻后 接到5V的電源電路中（接收管要反接），當(dāng)有物體擋在它們中間的時(shí)候，接收管截止，在接收管兩端為高電平。當(dāng)它們之間沒有物體時(shí)接叫管可以接收則導(dǎo)通，它兩端為低電平。正是利用這一原理來測量電動機(jī)轉(zhuǎn)速。,硬件電路圖及要作原理,此電路包含復(fù)位部分、晶振電路、按鍵部分、顯示部分，并且P0口和LCD1602的接口電路、直流電動機(jī)驅(qū)動電路、紅外測速電路。,工作原理,復(fù)位部分:復(fù)位電路夠面一個(gè)微分電路,在電路工作時(shí)我們需要尋電路

16、進(jìn)行一次復(fù)位,當(dāng)按下復(fù)位按鈕按鈕S3時(shí),單片機(jī)由原來的低電變成高電平完成一個(gè)0-1的轉(zhuǎn)換使單片機(jī)復(fù)位到初始狀態(tài)。晶振電路: 晶振電路由兩個(gè)瓷片電容和石英晶體晶振組成,給單片機(jī)提供脈沖.該電路提供12MHZ/11.0592MHZ的頻率。按鍵部分:該電路使用兩個(gè)按鈕開關(guān),調(diào)節(jié)電路的占空比改變P1.1輸出端口高低電平的寬度驅(qū)動電動的導(dǎo)通時(shí)間來改變電動的轉(zhuǎn)速（PWM調(diào)制）。當(dāng)按下S1時(shí)直流電動機(jī)轉(zhuǎn)速上升, 當(dāng)按下S2時(shí)直流電動機(jī)轉(zhuǎn)速下降.。

17、顯示部分：該部分主要是由液晶顯示LCD1602組成，它直接插在單片機(jī)的P0口和P2口就可以直接使用了，可以顯示一些特殊字符、字母、數(shù)字等。它內(nèi)部集成度高，組成了一體化顯示器，使用方便、容易掌握、價(jià)格便宜。直流電動機(jī)驅(qū)動電路：該驅(qū)動電路簡單，由一個(gè)Q2PNP（S8550）和Q1 NPN（S8050）、兩個(gè)電阻組成的兩極電路構(gòu)成。當(dāng)單片機(jī)的P3.7輸出高電平時(shí)Q1導(dǎo)通,集電極C1電壓漸漸減小而Q2這時(shí)就導(dǎo)通,發(fā)射極有電流流過驅(qū)動電動機(jī)轉(zhuǎn)

18、動. 當(dāng)單片機(jī)的P1.1輸出低電平時(shí)Q1截止,集電極C1電壓為高電平而Q2這時(shí) 就截止,發(fā)射極沒有電流流過電動機(jī)不轉(zhuǎn)動。紅外測速電路:該電路由一對紅外發(fā)射接收對管、555定時(shí)器構(gòu)成施密特觸發(fā)器、電阻、電容組成。當(dāng)紅外對管中間沒有阻礙時(shí)接收管可以接收到發(fā)射管發(fā)射的信號接收管導(dǎo)通，555定時(shí)器2、6角為低電平（〈1/3VCC=1.66V）,555定時(shí)器 3角輸出高電平輸送到單片機(jī)P3.4口為高電平單片機(jī)無效不執(zhí)行內(nèi)部程序. 當(dāng)紅外

19、對管中間有阻礙時(shí)接收管接收不到發(fā)射管發(fā)射的信號而接收管截止，555定時(shí)器2、6角為高電平（>2/3VCC=3.3V）,555定時(shí)器 3角輸出高電平輸送到單片機(jī)P3.4口為低電平單片機(jī)有效執(zhí)行內(nèi)部程序。,三，程序設(shè)計(jì)和安裝調(diào)試,/* 1602.cInit1602() //1602初始化Show_Text(char *Text,char row) //1602第row行顯示16個(gè)字符，//row＝0或者1，*Te

20、xt為一個(gè)地址，可以使用一個(gè)數(shù)組。*/#include "reg51.h"#define Data P0sbit RS=P2^7;sbit RW=P2^6;sbit E=P2^5;sbit s1=P3^0;sbit s2=P3^1;sbit jdq=P1^1; unsigned int q=0,a; void Delayms(unsigned int count){unsigne

21、d int i;for(i=0;i<count;i++);}void WriteCommand(unsigned char Com){RS=0;Data=Com;Delayms(10);E=1;Delayms(10);E=0;}WriteData(unsigned char Dat){E=0;RS=1;RW=0;Data=Dat;Delayms(10);E=1

22、;Delayms(10); E=0; },,void Init1602(){RW=0;E=0;WriteCommand(0x38);Delayms(1400);WriteCommand(0x01);Delayms(1400);WriteCommand(0x06);Delayms(1400);WriteCommand(0x0E);}void Show_Text(char *Te

23、xt,char row){unsigned char i;if(row==0){WriteCommand(0x80);Delayms(1400);for(i=0;i<16;i++){WriteData(Text[i]);}}else{ WriteCommand(0xC0);Delayms(1400);for(i=0;i<16;i++){

24、WriteData(Text[i]);}}} void delay2(unsigned int t){unsigned int i,j;,,for(i=0;i<t;i++)for(j=0;j<112;j++);}void disp(){ unsigned char tab[]={'0','1','2','3

25、9;,'4','5','6','7','8','9'}; unsigned char Text1[16]="DQ r/s TD";//字符變量數(shù)組unsigned char Text2[16]="China HN ZhuZhou";//字符變量數(shù)組 Text1[6]=tab[a/1

26、00%10]; Text1[7] =tab[a/10%10];Text1[8] =tab[a%10]; Show_Text(Text1,0);Show_Text(Text2,1);}void t1() interrupt 3{TH1=F0;TL1=60;q++;if(q==14){q=0;a=TL0;

27、TL0=0; } disp();} void main(){unsigned char scale=5,i;TMOD=0X15;TH0=0;TL0=0;TH1=F0;TL1=60;ET1=1;EA=1;ET0=1; Init1602();//初始化1602while(1){ TR0=1;TR1=1;if(s1==0){scale++;scal

28、e=(scale%11);while(s1==0);},,if(s2==0){scale--;scale=(scale%11);while(s2==0);}for(i=0;i<10;i++){if(i<scale) jdq=1;elsejdq=0;delay2(1); } }},程序調(diào)試,1、將所有的外圍電路和單片機(jī)聯(lián)接好，接好

29、電源，下載好程序。檢查無誤后開啟開關(guān)。2、首先接入一個(gè)方波信號發(fā)處器到單片機(jī)的P3.4口，這時(shí)LCD1602液晶顯示器顯示當(dāng)前信號發(fā)生器的頻率值，觀察顯示器的數(shù)值和信號發(fā)生器的數(shù)值是否差不多，如果有誤差這時(shí)我們應(yīng)該找到我們程序的定時(shí)那里去修改中斷的次數(shù)的數(shù)值，因?yàn)槲覀兊亩〞r(shí)時(shí)間不太準(zhǔn)確的，我們反復(fù)的去調(diào)整（如果顯示值高則改小中斷數(shù)，反之則調(diào)大）。多調(diào)幾個(gè)頻率值，慢慢減小誤差。直到相等（可能會有一點(diǎn)誤差）。3、將信號發(fā)生器換成紅外線輸

30、入，接入電動機(jī)電路。觀察顯示器顯示的轉(zhuǎn)數(shù)。如果正常則我們可以按下單片機(jī)上的按鍵S1或S2，當(dāng)按下S1時(shí)電動機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)應(yīng)該上升，按下S2時(shí)電動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)應(yīng)該下降，這時(shí)顯示器顯示電動機(jī)的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)數(shù)。4、用測量儀器測量當(dāng)電動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)上升和下降時(shí)驅(qū)動電路各點(diǎn)的電壓和電流值（記錄各數(shù)值）。分析出各數(shù)值的原因，總結(jié)一些出規(guī)律。,焊接調(diào)試板子,四，項(xiàng)目總結(jié),項(xiàng)目在大家的努力下終于如期完成了。看到自己的成果我想我們一定都有些許感慨和激動。 單片機(jī)的課程告一